船舶减排的标准之困
[ 来源：机电商情网 ] [ 编辑：xiaoxue] [ 发布日期：2009-10-12 ]
气候变暖是当今人类面临的最严峻的挑战之一，控制和减缓能源利用中CO2等温室气体的排放对于解决温室效应问题具有重要意义。国际航运业所排放温室气体的主要成分是CO2，其总量大约相当于全世界CO2排放量的3%，且该数字还将随着世界贸易活动和国际航运量的增加而不断增长。
从船舶的整体设计入手来降低船舶CO2设计指数，是从根本上控制船舶温室气体的排放的方法之一。但是，在我国目前的船舶工业标准中，并没有专门规定船舶CO2减排的要求，涉及的相关标准也比较少。船舶温室气体减排标准化工作有待于深入开展。
IMO减排行动提速
关于温室气体减排，国际海事组织海洋环境保护委员会（MEPC）同意采取两步走的方法讨论温室气体排放问题：第一步为与温室气体限制或减排有关的技术问题；第二步为政策性问题，包括“平等适用”或者“共同但有区别的原则”的适用。国际海事组织（IMO）在MEPC第55届会议提出了“限制和减少国际海运CO2排放机制工作计划”及其时间表。但随着国际环保压力不断加大，IMO提前完成“减少国际航行船舶CO2排放的机制制定”工作的“CO2排放指数机制”和“CO2排放基准”。国际海事组织MEPC第57届会议正式通过了MARPOL附则Ⅵ关于减少船舶有害气体排放规则的修正案。MARPOL附则Ⅵ关于防止船舶空气污染规则已于2005年5月生效，代表全球商船总吨位的74.77％的49个国家批准了该附则。MEPC第57届会议专门成立了温室气体排放控制小组，批准了关于加快船舶温室气体排放研究工作的建议，并于会后增加一次“CO2排放指数机制”会间工作组会议。会上，丹麦和日本分别递交了以“新造船强制性CO2设计指数”和 “船舶实际营运状态下每单位装货容量CO2排放指数开发”为议题的报告，并在会后形成了一个保留丹麦“设计指数的数值界定主要与船舶尺寸和船型密切相关”的结论，同时又加入日本“充分考虑实际航运条件的船舶排放指数”的新CO2设计指数公式。可见，有效减少或控制船舶温室气体排放对海洋环境产生的负面影响将是IMO今后一个时期在海洋环境保护方面的一项重要工作和议题。
船舶CO2设计指数呼之欲出
船舶CO2设计指数是一种可行的减少温室气体的政策手段，它将技术性设计要求与操作性和市场性措施分离开来。设立船舶CO2设计指数旨在使新造船舶的能量使用效率达到基准要求，并使新造船舶的CO2排放达到最小化。
丹麦船东协会（DSA）用了212条船作为样本来分析和研究CO2指数的计算方法，样本数据大多以普通货船和集装箱船为例，但为研究不同船型间是否存在差异，研究工作也同样考虑了干散货船和液态散装货船等船型。经研究，CO2设计指数与燃料消耗率、主机功率、船舶航速和载重量这四个参数相关。
根据CO2设计指数公式，通过对大量现有船舶相关设计参数的搜集和计算，能够求出同一类型不同吨位船舶的CO2设计指数，同时还可以通过曲线拟合来求得CO2设计指数的基准线方程（不同类型的船舶有不同的曲线方程）。为了建造环境友好型船舶，新造船舶的CO2设计指数值应该低于基准线上相同吨位处对应的CO2设计指数值。如果要求所有新造船舶的CO2平均指数在此基准线以下，那么就可将该基准线向下移动，并按照新的标准建造船舶（指数间的比较仅限于同种类型和载重量的船舶）。当然，该基准线也可根据具体实施要求而进行上下移动。
需要说明的是，该指数能够反映关于船舶温室气体排放的环境性能，由于CO2是船舶排放的最主要的温室气体，因此仅考虑CO2的排放问题。由于船舶CO2设计指数计算公式目前仅依赖于船舶设计参数，也就是说该指数仅与船舶设计相关，所以这一概念的提出，也可以有力地促进高效船舶的设计和开发。
在MEPC第58届会议上，提出新的新造船EEDI公式，作为基线研究的基础。该公式对燃料消耗率、主机功率和载重量都作了进一步细化。该公式虽未获通过，但会议决定对其作进一步的研究。
现有标准难以满足需求
实践表明，CO2设计指数的数值大小与船型密切相关，CO2设计指数基准值依赖于不同船型间船舶载重量与船型等设计参数。由CO2设计指数公式可以看出，在燃料消耗和载重量一定的条件下，提高船舶的快速性可以有效降低CO2设计指数。通过优化船型设计可以在一定的主机功率下，有效地降低燃料消耗率、提高船舶速度及载重量。其原因在于，优良的船型设计可以有效地减小船舶阻力，而船舶阻力和船舶推进正是决定船舶快速性的两部分。在船型方面，主尺度、船型系数、艏艉端形状、横剖面面积曲线形状和满载水线形状等因素对船舶结构重量、阻力性能、推进性能、舱容和载重量等均有很大程度的影响。但需要指出，船舶设计是一个需要考虑各种因素的综合性问题，船型设计应顾及总体布置、工艺、结构、稳性、耐波性、航区和经济性等诸方面既有联系又有矛盾的各种要求。
对于甲板的布置，应从增大使用面积的角度出发，在相同主机和航速的条件下尽可能增加船舶载重量。丹麦在向MEPC57提交的一份技术报告中指出：相比降低燃料消耗率、在不增加主机功率的情况下提高航速、在不降低航速的情况下降低主机功率来说，在相同主机和航速的条件下增加船舶的载重量对CO2设计指数的降低具有明显作用。在船舶附体设计上，应尽可能沿船体流线方向设置、沿水流方向应采用流线型剖面，并尽可能减小附体的湿面积。
此外，选用节能型主机，可以有效降低耗油率；优化主辅机、轴系和螺旋桨之间的配合，可以提高传动效率；燃油指标超出标准时，会引起燃烧恶化和不完全燃烧，并对设备造成不同程度的损害，降低了动力装置的利用效率；污底会增大船舶阻力，导致推进器运转情况改变，致使螺旋桨效率下降，造成船速下降；上层建筑的布置应尽可能狭长，以减小航行过程中所受到的空气阻力；船体表面粗糙度对摩擦阻力影响显著，例如：焊接船的粗糙度所增加的阻力平均为1.27％，对于铆接船，这种阻力增加平均约为16％，其造成的影响不容忽视。
以上这些因素将会涉及到许多船舶工业标准，包括船舶总体、结构、船舶维护与修理、船舶动力装置和燃料等方面。从国内现有标准分布可以看出，有关船舶温室气体减排所涉及的技术内容在标准中的规定比较少，也没有专门针对船舶温室气体减排的内容。在船舶总体方面，对于总布置和船体型线，目前还没有相应的标准，关于船型尺度的标准仅有《长江水系分节驳船型尺度系列》的6项，而且这几项标准对其他交通运输船没有实际指导意义。
标准研究与制定亟待加强
开展船舶温室气体减排研究。技术性CO2设计指数不是依赖于船舶运营和操作措施，而是依赖于相关船舶设计参数，并可以用计算公式进行表达。根据目前确定的公式，CO2设计指数与船舶航速、载重量、主机功率和燃料消耗率这四个主要参数有关，对这些参数的改进也将使CO2指数得到进一步优化。降低船舶二氧化碳污染排放物意味着要从以上诸多方面入手进行深入变革。从船舶设计的理念和技术上来说，船舶CO2减排要充分考虑如何优化船型设计和推进设计，以降低阻力、提高推进效率。目前，绝大部分船舶企业对减排的重视程度尚不够，建议国内各造船及造机企业应积极行动起来，认真测算自身现有船型及主机的CO2排放情况，积极优化船体线型，提高船舶能效。
及时跟踪国际动态。应及时跟踪国际海事组织（IMO）的动态，高度关注IMO推出诸如“新造船强制性CO2设计指数”以及“新造船能源效率国际标准指数”等内容。此外，还要争取提出符合我国国情的提案。如果IMO相关的温室气体减排与我国的减排目标相结合，通过IMO制定发展机制，可提升我国船舶制造业的节能水平。
关注减排对象的标准化需求。标准化工作是为实际减排工作服务的，要使标准化工作真正发挥作用，就必须深入科研、生产、使用一线，充分关注标准化服务对象的实际需求。船舶温室气体减排标准必须符合经济环境和客观条件，如果将船舶温室气体减排标准制定得过高，容易与经济技术环境相脱离，从而有可能形成标准在贯彻实施中不易落实的局面。这是由于，科研设计单位所关心的主要问题是船舶的技术先进性，如果其所设计的船舶不具备技术先进性，将很快被市场所淘汰；企业所关心的主要问题是船舶的经济实用性，较好的船舶经济性可以降低企业营运成本，使企业在市场竞争中处于优势地位。从上述分析可以得出结论，要推进船舶温室气体减排标准化工作，必须科学地找准“安全环保、技术先进性、经济实用性”三方面的最佳结合点。船舶管理部门须制定相应的安全环保法规，严格执法，形成公平竞争的市场环境，投入营运船舶必须满足的首要条件就是船舶的安全环保性，如果不满足这一条件，船舶就不具备投入市场运营的基本条件。而企业追求的利润最大化则应在满足安全环保的基础上，充分发挥技术先进性来实现。这样可以充分利用市场经济的力量推动船舶温室气体减排的标准化进程。
加强相关标准制修订工作。社会对于环保的要求越来越高，这是一个不可逆转的趋势。随着社会经济的发展、船型技术的进步、市场环境的变化，都会对船舶的设计提出新的要求。针对船舶温室气体减排，建议结合IMO的相关要求，进一步加强与温室气体排放相关的标准化研究与标准制修订工作，增加CO2设计指数对技术指标的限制要求。